月は震えている（そしてレーズンのように縮んでいる）

月は乾燥した不毛の地のように見えるかもしれないが、45億年前の灰色の岩石では、私たちが考えている以上に多くの活動が起きている。今週Nature Geoscienceに発表された研究で、研究者チームは、月が実際には縮小していることを明らかにしている。月の内部が少しずつ冷え続けるにつれて、月はますます小さくなり、縮んで地質学的断層を残している。科学者たちは、このような流れで、月の内部が実際にどれほど活発に活動しているかを測定できるようになり、現在でも月震が続いている証拠を見ることができるようになった。

「物語は実際にはアポロから始まった」と、研究論文の主執筆者で、ワシントン D.C. のスミソニアン協会地球惑星研究センターの上級科学者であるトーマス・ワッターズ氏は言う。NASA の宇宙飛行士は、アポロ 11、12、14、15、16 号の期間中、月面に 5 つの地震データ収集ステーションを設置した。1969 年から 1977 年にかけて、ステーションは月面でマグニチュード 2 から 5 に及ぶ 4 種類の地震活動を記録しました。熱膨張によって発生した地震、隕石衝突による地震、地球の周りの軌道から生じる潮汐応力による深い月震、および原因が不明な浅い月震です。

ワッターズ氏と彼のチームが最も興味をそそられたのは浅い月震であり、彼らは、地面から突き出て月面に点在する巨大な崖のような断層崖という、それ自体が一連の謎を包含する別の一連のデータと何らかの関係があるかどうかを調べることに駆り立てられた。

2009 年に月周回衛星ルナー・リコネッサンス・オービターが打ち上げられて以来、私たちはようやくこれらの地形が地球全体でどれほど広がっているか、またそれがどのように見えるかをより詳細に観察できるようになり、ワッターズ氏と彼のチームは断層の分布、パターン、方向を地図に描くことができました。そして、彼らはこれらのパターンが断崖の原因、つまり地球全体の収縮を間接的に示していることに気付きました。

科学者の多くは、月の内部がずっと昔に冷えていくにつれて、地殻がレーズンのように縮み始め、地殻物質がいくつかの場所で上向きに押し上げられ、断層崖ができたと考えている。問題は、そのプロセスによって、非常に漠然とした断層崖のパターンが生まれるはずだということだ。「それはまさに私たちが見ていたものではありません」とワッターズ氏は言う。「それらは特定の方法で非常に組織化されていました。つまり、何か他のことが起こっていたということです。」

チームは、1969年から1977年にかけて記録された28回の月震に関するアポロの地震データを取得し、その位置データを断層崖のLRO画像に重ね合わせた。コンピューターモデリングにより、ワッターズ氏とチームは、8回の地震が断層沿いの地表下で実際に起こっている地殻変動によって発生したことを突き止めた。モデリングでは、震源地が断層自体から19マイル以内にあることが示唆されており、断層に沿ったずれが地震を引き起こした可能性が高い。

これは、断崖が事実上、地質学的ストレスのホットスポットであり、月が現在でもまだ縮小し続けていることを示す兆候であることを意味する。これは、月の内部がまだ活動しており、数十億年を経てもまだ冷却し続けているという以前の示唆を裏付けるものである。

このメカニズムは、断崖の形態が非常に若く（数千万年前）、まだ鮮明に見え、隕石の衝突やその他の撹乱によって時間の経過とともに浸食されていない理由も説明しました。月の縮小と振動は現在も進行中のプロセスであり、これまでに発見された何千もの断崖の影響を受けています。

「私にとって、この研究で最も興味深く謎めいた示唆は、どういうわけか、月ほどの大きさのケイ酸塩天体または岩石天体が、45億1千万年もの間、内部の熱を保持してきたという概念全体です」とワッターズ氏は言う。従来の考え方では、小さな天体はすぐに熱を失い、ほとんど活動しなくなると常に示唆されてきた。「月は、まったくその道をたどっていません。」

「今やすべてが意味をなすようになってきました」とカリフォルニア州パサデナにあるNASAジェット推進研究所の博士研究員で、最近イカロス誌に発表された月の収縮によって生じた月面の特徴を調べた別の研究論文の著者であるネイサン・ウィリアムズは言う。「私たちは現在、このプロセスを地球規模で見るためにさまざまな断片をまとめていますが、ごく最近になってもすべてが収縮しているように見えます。そして、月震のおかげで、まだ活動しているようです。」

この発見は、太陽系の岩石天体の進化をより深く理解するのに役立つだけでなく、今後 10 年以内に月への再進出に向けて準備を進める上で、実際的な検討事項を提起するものだ。「ストレスがかかり、好ましくない地殻変動が見られる場所には、本当に建設したくない」と、この研究には関わっていないノートルダム大学の月科学者クライヴ・ニール氏は言う。こうした活動の震源地を正確に特定する方法については、まだ多くの疑問が残るが、他の多くの人々と同様、ニール氏も、恒久的な基地のインフラをどこに設置する予定かを認識する必要があることを強調する。月面基地が崩壊するようなことは避けたいものだ。

「この論文の結果が、現代の月面地球物理ネットワークの必要性を強調するものとなることを願っています」とワッターズ氏は言う。「地球上の多くの国が月に行くこと、そしてそこに滞在することに興味を持っています。これは月での私たちの長期目標にとって重要なデータです。」

断層の断層崖がこうしたタイプの浅い月震の原因であると誰もが確信しているわけではない。「これは浅い月震の本当の原因を説明しようとする仮説の 1 つにすぎません」とテキサス大学オースティン校の地球物理学名誉教授、中村好雄氏は言う。「彼らの努力には感謝しますが、この仮説が妥当だとは思いません。もちろん私が間違っている可能性もありますが、彼らが証拠として提示しているものには多くの問題があります」と、浅い月震の震源の深さや地震の時間的分布など。「これらの謎めいた地震現象の本当の原因を突き止めるには、さらなる観測でより多くの実際のデータが得られるまで待つ必要があります」と同氏は言う。

NASA が 2024 年までに宇宙飛行士を月面に戻すという目標を達成できれば、そうした観測結果はすぐに得られるかもしれない。帰還後に研究すべきことはたくさんあるし、月はかつて考えられていたほど生命のない場所ではないようだ。

「月は死んでいて退屈な場所だという一般的な認識があると思います」とウィリアムズ氏は言う。「そしてそれは完全に真実ではありません。私たちは月に行って、素晴らしい科学研究をしてきましたが、まだ分からないことがたくさんあります。月は縮小しています。私たちは最近までそのことに気づいていませんでした。それは大きなことです。私たちが思っていたよりもずっと活発で興味深い場所なのです。」